高三化学下考点35实验方案的设计与评价试题及答案

考点 35 实验方案的设计与评价 [题组一 基础小题] 1．下列实验操作、实验现象和结论均正确的是(  ) 选项 实验操作 实验现象 结论 A 向 AgNO3 溶液中加入过量氨水 有白色沉 淀生成  Ag＋与 NH3·H2O 不能共 存 B 向 2 mL 2%的 CuSO4 溶液中加 入 0.5 mL 1%的 NaOH 溶液，振 荡后滴加几滴 M 溶液，加热 未出现砖 红色沉淀 M 不属于醛类物质 C 向 NaAlO2 溶液中滴加饱和 NaHCO3 溶液 有白色沉 淀生成 验证两者都发生了水解 反应，且相互促进 D 向草酸溶液中滴加几滴紫色酸 性 KMnO4 溶液，振荡 溶液紫色 褪去 草酸具有还原性 答案 D 解 析   向 AgNO3 溶 液 中 加 入 过 量 氨 水 ， 先 产 生 白 色 沉 淀 ： Ag ＋ ＋ NH3·H2O===AgOH↓＋NH＋4 ，后沉淀溶解：AgOH＋2NH3·H2O===[Ag(NH3)2]＋＋ OH－＋2H2O，A 项错误；配制与醛反应的 Cu(OH)2 时，NaOH 溶液要过量，B 项错误；AlO －2 和 HCO －3 的水解反应相互抑制，C 项错误；溶液紫色褪去，说明 草酸将 KMnO4 还原，D 项正确。 2．对实验Ⅰ～Ⅳ的实验现象预测错误的是(  ) A．实验Ⅰ：液体分层，下层呈无色 B．实验Ⅱ：烧杯中先出现白色沉淀，后溶解 C．实验Ⅲ：试管中溶液变血红色 D．实验Ⅳ：放置一段时间后，饱和 CuSO4 溶液中出现蓝色晶体 答案 B 解析 苯的密度比水的密度小，振荡后静置，溶液分层，上层为 I2 的苯溶液， 呈紫色，下层为水层，呈无色，A 项正确；NH3 通入 AlCl3 溶液产生 Al(OH)3 沉 淀，而 Al(OH)3 沉淀不溶于氨水，B 项错误；Fe3＋遇 SCN－变血红色，C 项正确； CaO 吸收水，饱和 CuSO4 溶液中溶剂水减少，溶液中有晶体析出，D 项正确。 3．安全是顺利进行实验及避免伤害的保障。下列实验操作正确且不是从实 验安全角度考虑的是(  ) A．操作①：使用稍浸入液面下的倒扣漏斗检验氢气的纯度 B．操作②：使用 CCl4 萃取溴水中的溴时，振荡后需打开活塞使分液漏斗内 气体放出 C．操作③：吸收氨气或氯化氢气体并防止倒吸 D．操作④：用食指顶住瓶塞，另一只手托住瓶底，把瓶倒立，检查容量瓶 是否漏水 答案 D 解析 A 项，该装置可以防止点燃不纯氢气时发生爆炸，该操作是从安全角 度考虑的；B 项，打开活塞使分液漏斗内气体放出以防止分液漏斗内压强过大引 起危险，该操作是从安全角度考虑的；C 项，水层在下层不能防止倒吸，应该使 用四氯化碳和水，该操作不正确；D 项，检查容量瓶是否漏水操作正确，但这不 是从实验安全角度考虑的。本题选 D。 4．下列实验的试剂、装置选用不合理的是(  ) 选项 实验目的 试剂 装置 A 除去 Cl2 中少量的 HCl、H2O 试剂 a 为饱和氯化钠溶 液 甲 B 除去 NH3 中少量 H2O 试剂 b 为无水氯化钙 乙 C 除去 H2 中少量的 CO2、H2O 试剂 b 为碱石灰 乙 D 除去 N2 中少量的 O2 足量的铜网 丙 答案 B 解析 明确“被提纯气体”与“杂质气体”→分析“被提纯气体”与“杂质 气体”的化学性质异同→根据“除杂必尽”“被提纯气体不消耗”“不引入新杂 质”的原则，选择合适的除杂试剂→依据除杂试剂的状态及反应条件选择合适的 装置。A 项正确，甲装置中饱和氯化钠溶液可除去 HCl，浓硫酸可除去 H2O；B 项错误，干燥管中的无水氯化钙在除去水的同时也会吸收 NH3 生成络合物；C 项正确，干燥管中碱石灰的主要成分为生石灰与氢氧化钠，可除去 CO2 和 H2O； D 项正确，丙装置中的铜网可除去 O2。 5．下列实验方案中，不能达到实验目的的是(  ) 选项 实验目的 实验方案 A 证明氧化性：H2O2 比 Fe3＋强 用硫酸酸化的 H2O2 溶液滴入 Fe(NO3)2 溶液中，溶液变黄色 B 鉴别溴蒸气和 NO2 分别通入硝酸银溶液中，产生淡黄 色沉淀的是溴蒸气 C 证明盐类水解是吸热反 应 在醋酸钠溶液中滴入酚酞试液，加 热后红色加深 D 证明难溶物存在沉淀溶 解平衡 往黄色固体难溶物 PbI2 中加水，振 荡，静置。取上层清液，然后加入 NaI 固体，产生黄色沉淀 答案 A 解析 在酸性条件下，NO －3 表现强氧化性，也会把 Fe2＋氧化为 Fe3＋，所以 不能证明 H2O2 的氧化性比 Fe3＋强。 [题组二 高考小题] 6．(2017·全国卷Ⅰ)实验室用 H2 还原 WO3 制备金属 W 的装置如图所示(Zn 粒中往往含有硫等杂质，焦性没食子酸溶液用于吸收少量氧气)。下列说法正确 的是(  ) A．①、②、③中依次盛装 KMnO4 溶液、浓 H2SO4、焦性没食子酸溶液 B．管式炉加热前，用试管在④处收集气体并点燃，通过声音判断气体纯度 C．结束反应时，先关闭活塞 K，再停止加热 D．装置 Q(启普发生器)也可用于二氧化锰与浓盐酸反应制备氯气 答案 B 解析 若③中为焦性没食子酸溶液，则进入④中的气体还会有水蒸气，A 错 误；若在④处收集气体点燃，发出“噗”声，则证明制取的氢气较纯，可以加热 管式炉，B 正确；为了防止生成的 W 被氧化，反应结束时应先停止加热，待管 式炉冷却后再关闭活塞 K，C 错误；二氧化锰与浓盐酸反应制取氯气需要加热， 而启普发生器不能加热，D 错误。 7．(2016·北京高考)K2Cr2O7 溶液中存在平衡：Cr2O2－7 (橙色)＋H2O2CrO 2－4 (黄色)＋2H＋。用 K2Cr2O7 溶液进行下列实验： 结合实验，下列说法不正确的是(  ) A．①中溶液橙色加深，③中溶液变黄 B．②中 Cr2O 2－7 被 C2H5OH 还原 C．对比②和④可知 K2Cr2O7 酸性溶液氧化性强 D．若向④中加入 70% H2SO4 溶液至过量，溶液变为橙色 答案 D 解析 ④中存在 C2H5OH，溶液变为酸性后，K2Cr2O7 的氧化性增强，会将 C2H5OH 氧化，溶液变成绿色。 8．(2015·安徽高考)某同学将光亮的镁条放入盛有 NH4Cl 溶液的试管中，有 大量气泡产生。为探究该反应原理，该同学做了以下实验并观察到相关现象，由 此得出的结论不合理的是(  ) 选项 实验及现象 结论 A 将湿润的红色石蕊试纸放在试管口，试纸变 蓝 反应中有 NH3 产生 B 收集产生的气体并点燃，火焰呈淡蓝色 反应中有 H2 产生 C 收集气体的同时测得溶液的 pH 为 8.6 弱碱性溶液中 Mg 也可被氧 化 D 将光亮的镁条放入 pH 为 8.6 的 NaHCO3 溶 液中，有气泡产生 弱碱性溶液中 OH－氧化了 Mg 答案 D 解析 NH4Cl 溶液中存在平衡：NH＋4 ＋H2ONH3·H2O＋H＋，镁条与 H＋ 反应生成 H2，同时平衡正向移动，溶液由弱酸性逐渐变为弱碱性，NH3·H2O 浓 度变大，分解产生 NH3，A、B、C 项均合理；pH＝8.6 的 NaHCO3 溶液中存在 HCO －3 CO2－3 ＋H＋，Mg 与 H＋仍可反应产生 H2，D 项不合理。 [题组三 模拟小题] 9．(2018·广州综合测试)用如图所示装置进行下列实验：将①中溶液滴入② 中，预测的现象与实际相符的是(  ) 选项 ①中物质 ②中物质 预测②中的现象 A 浓盐酸 MnO2 产生黄绿色气体 B 浓硝酸 用砂纸打磨过的铝 条 产生红棕色气体 C 酸化的 FeCl2 溶 液 H2O2 溶液 溶液变成棕黄色，有气 泡产生 D Fe2(SO4)3 溶液 铜粉 溶液变蓝色、有黑色固 体产生 答案 C 解析 制氯气需要加热，A 错误；铝条会在浓硝酸中钝化，不能生成红棕色 气体，B 错误；FeCl2 被 H2O2 氧化成 FeCl3 后溶液呈棕黄色，FeCl3 又成为 H2O2 分解的催化剂，分解出氧气从而出现气泡，C 正确；Fe2(SO4)3 氧化铜粉后生成的 铜离子使溶液呈现蓝色，但是铜无法将铁离子还原为铁单质，所以不会出现黑色 粉末，D 错误。 10．(2018·太原期末)下列根据实验操作和现象所得出的结论正确的是(  ) 选项 实验操作 实验现象 结论 A 将硫的酒精溶液滴入一定 量的热水中得微蓝色透明 液体，用激光笔照射 有丁达尔效应 微蓝色液体为胶体 B 将 FeSO4 高温强热，得红色 固体，产生的气体通入 BaCl2 溶液 产生白色沉淀  白色沉淀为 BaSO4 和 BaSO3 C 将气体 X 分别通入品红溶 液和酸性高锰酸钾溶液 两溶液均褪色 X 可能是乙烯 D 向溶液 Y 中滴加稀硝酸， 再滴加 BaCl2 溶液 有白色沉淀生成  Y 中一定含有 SO2－4 答案 A 解析 A 项，只有胶体具有丁达尔效应，正确；B 项，将 FeSO4 高温强热， 可生成二氧化硫和三氧化硫气体，二氧化硫与氯化钡不反应，得到的沉淀只有硫 酸钡，错误；C 项，乙烯不能使品红溶液褪色，气体可能为二氧化硫，错误；D 项，生成的沉淀也可能是 AgCl，如检验是否含有 SO2－4 ，应先加入盐酸，再加入 氯化钡进行检验，错误。 11．(2018·合肥质检)利用下列实验装置及药品能完成相应实验的是(  ) A．甲用于证明非金属性强弱：Cl>C>Si B．乙用于分离 I2 和 NH4Cl C．丙用于测定某 NaOH 溶液的浓度 D．丁装置能组成 Cu­Zn 原电池 答案 D 解析 A 项，该装置可证明氯化氢的酸性大于碳酸的酸性，但氯化氢不是氯 的最高价含氧酸，所以不能证明非金属性：Cl>C，且氯化氢可挥发，挥发的氯 化氢也可与硅酸钠溶液反应生成硅酸沉淀，不能证明碳酸的酸性大于硅酸，错误。 B 项，氯化铵加热可分解成氯化氢和氨气，遇冷又重新结合为氯化铵，碘加热升 华，遇冷又会变为固体，所以不能分离碘和氯化铵的混合物，错误。C 项，氢氧 化钠溶液中没有加指示剂，无法判断滴定终点，错误。D 项，该原电池中，锌为 负极，锌失电子变为锌离子，铜为正极，氢离子得电子转化为氢气，正确。 [题组一 基础大题] 12．天然大理石通常含有 Fe2O3 等杂质，工业上用大理石作原料时需要提纯， 某研究性学习小组在老师的指导下，对大理石进行了提纯，设计了如下的实验步 骤： 请回答下列问题： (1)溶解大理石时，用硝酸而不用硫酸的原因是 ___________________________________________________________________。 (2)使用试剂 A(溶质是共价化合物)调节 pH 的目的是让溶液中 Fe3＋沉淀完 全，则试剂 A 是________，试剂 C 为铵的正盐，则 C 是________。 (3)操作Ⅰ的名称是________，该操作中用到玻璃棒，玻璃棒在该实验中的 作用是________。 (4)检验溶液 B 中是否含铁离子的操作方法是_ ______________________________________________________________。 (5)为了分析大理石中铁元素的含量，准确称取大理石，然后再将不溶物 E 预处理，使铁元素转化为 Fe2＋，再用 KMnO4 标准溶液在酸性条件下进行氧化还 原滴定，反应的离子方程式是 5Fe2＋＋MnO－4 ＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O。 ①滴定前是否要滴加指示剂？________(填“是”或“否”)，请 说明理由： _____________________________________________。 ②滴定时用________(填仪器编号)盛装 KMnO4 标准溶液。若 滴定前滴定管尖嘴中有气泡，滴定后气泡消失，则测定结果 ________(填“偏高”“偏低”或“不变”)。 答案 (1)硫酸钙微溶于水，会覆盖在大理石表面，阻止反应持续进行 (2) 氨水 碳酸铵  (3)过滤 引流 (4)取少量溶液 B，向其中加入硫氰化钾溶液，溶液不变红，说明溶液 B 中 不含 Fe3＋，溶液变红，说明溶液 B 中含 Fe3＋  (5)①否 KMnO4 溶液的紫色可指示反应终点 ②a 偏高 解析 (1)大理石的主要成分为碳酸钙，硝酸和碳酸钙反应生成的硝酸钙易 溶于水，硫酸和碳酸钙反应生成的硫酸钙微溶于水，不利于实验进行。 (2)使用试剂 A 调节 pH 的目的是让溶液中 Fe3＋沉淀完全，可以分析得出试 剂 A 应该是引入了 OH－，生成了氢氧化铁沉淀，又由于试剂 A 溶质是共价化合 物，便可以分析得出为氨水。 (3)固液分离用到的最常见的方法是过滤，溶液过滤要用玻璃棒进行引流。 (4)Fe3＋遇到 KSCN 溶液生成红色络合物，溶液显红色。 (5)MnO －4 的紫色可指示反应终点，当滴定到终点时不再有 Fe2＋与 MnO －4 反 应，溶液显浅紫色。酸性 KMnO4 具有强氧化性，应该用酸式滴定管。气泡消失， 测量的体积变大，所以得到的数值会偏高。 [题组二 高考大题] 13．(2018·浙江 4 月选考)某学习小组欲从含有 [Cu(NH3)4]SO4、乙醇和氨水的实验室废液中分离乙醇并制备硫酸铜铵 [CuSO4·(NH4)2SO4]固体，完成了如下实验： 已知：[Cu(NH3)4]2＋＋4H＋===Cu2＋＋4NH＋4 请回答： (1)步骤①中，试剂 X 应采用________。 (2)甲、乙两同学取相同量的溶液 Y 分别进行蒸馏，收集到的馏出液体积相 近，经检测，甲同学的馏出液中乙醇的含量明显偏低，可能的原因是 ______________________________________。 (3)设计实验方案验证硫酸铜铵固体中的 NH＋4 _____________________________________________________________________ _________。 答案 (1)硫酸 (2)加热温度偏高，馏出速度太快，冷却效果不好，造成乙醇损失 (3)取少量硫酸铜铵固体于试管中，加水溶解，再滴加足量的 NaOH 浓溶液， 振荡、加热，将湿润的红色石蕊试纸置于试管口，若观察到试纸变蓝，表明该固 体中存在 NH＋4 解析 (1)根据题意，由含[Cu(NH3)4]SO4、乙醇和氨水的废液制备 CuSO4·(NH4)2SO4 固体，需要加入硫酸，发生反应[Cu(NH3)4]2＋＋4H＋===Cu2＋＋ 4NH＋4 、NH3·H2O＋H＋===NH＋4 ＋H2O。 14．(2017·全国卷Ⅱ)水中的溶解氧是水生生物生存不可缺少的条件。某课外 小组采用碘量法测定学校周边河水中的溶解氧。实验步骤及测定原理如下： Ⅰ.取样、氧的固定 用溶解氧瓶采集水样。记录大气压及水体温度。将水样与 Mn(OH)2 碱性悬 浊液(含有 KI)混合，反应生成 MnO(OH)2，实现氧的固定。 Ⅱ.酸化、滴定 将固氧后的水样酸化，MnO(OH)2 被 I－还原为 Mn2＋，在暗处静置 5 min， 然后用标准 Na2S2O3 溶液滴定生成的 I2(2S2O2－3＋I2===2I－＋ S4O2－6)。 回答下列问题： (1)取水样时应尽量避免扰动水体表面，这样操作的主要目的是 ___________________________________________________________________。 (2)“氧的固定”中发生反应的化学方程式为__________________________。 (3)Na2S2O3 溶液不稳定，使用前需标定。配制该溶液时需要的玻璃仪器有烧 杯、玻璃棒、试剂瓶和__________；蒸馏水必须经过煮沸、冷却后才能使用，其 目的是杀菌、除________及二氧化碳。 (4)取 100.00 mL 水样经固氧、酸化后，用 a mol·L－1 Na2S2O3 溶液滴定，以 淀粉溶液作指示剂，终点现象为 ____________________________________________；若消耗 Na2S2O3 溶液的体 积为 b mL，则水样中溶解氧的含量为________mg·L－1。 (5) 上 述 滴 定 完 成 时 ， 若 滴 定 管 尖 嘴 处 留 有 气 泡 会 导 致 测 定 结 果 偏 ________(填“高”或“低”)。 答案 (1)使测定值与水体中的实际值保持一致，避免产生误差 (2)O2＋2Mn(OH)2===2MnO(OH)2 (3)量筒 氧气 (4)蓝色刚好褪去且半分钟内不恢复原色 80ab (5)低 解析 (1)本实验为测定水样中的溶解氧，如果扰动水体表面，会增大水体 与空气的接触面积，增大氧气在水中的溶解量。避免扰动水体表面是为了使测定 值与水体中的实际值保持一致，避免产生误差。 (2)由题意知，反应物为 O2 和 Mn(OH)2，生成物为 MnO(OH)2，因此该反应 的化学方程式为 O2＋2Mn(OH)2===2MnO(OH)2。 (3)配制溶液时还需要量筒量取液体体积；煮沸可以使蒸馏水中的氧气挥发， 达到除去氧气的目的。 (4)由于混合液中含有碘单质，加入淀粉时，溶液为蓝色；滴定时，Na2S2O3 与碘反应，当碘恰好完全反应时，溶液蓝色刚好褪去，且半分钟内颜色不恢复。 由各反应关系可建立如下关系式：O2～2Mn(OH)2～2I2～4S2O2－3，由题意知， 滴定消耗 Na2S2O3 的物质的量为 ab×10－3 mol，因此 0.1 L 水样中溶解氧的物质 的量＝ab 4 ×10－3 mol，质量为ab 4 ×10－3 mol×32 g·mol－1＝8ab×10－3 g＝8ab mg， 即溶解氧的含量为 80ab mg·L－1。 (5)滴定完成时，滴定管尖嘴处留有气泡，会使最后的读数偏小，测得消耗 Na2S2O3 的体积偏小，所以测量结果偏低。 [题组三 模拟大题] 15．(2018·合肥三次质检)某学习小组通过下列装置探究 MnO2 与 FeCl3·6H2O 能否反应产生 Cl2。 实验操作和现象如表： 实验编号 操作 现象 实验 1 按如图所示加热 MnO2 与 FeCl3·6H2O 混合物 ①试管 A 中部分固体溶解，上方出 现白雾；②稍后，产生黄色气体， 管壁附着黄色液滴；③试管 B 中溶 液变蓝 实验 2 把 A 中的混合物换为 FeCl3·6H2O，B 中溶液换 为 KSCN 溶液，加热 A 中部分固体溶解，产生白雾和黄 色气体，B 中 KSCN 溶液变红 回答下列问题： (1)上述实验中的白雾是________；试管 A 管口向上倾斜的原因是 ____________________________________。 (2)实验 2 说明黄色气体中含有 FeCl3，写出 FeCl3 使 KI­淀粉溶液变蓝的离子 方程式：________________________。 (3)为进一步确认黄色气体中含有 Cl2，该学习小组对实验 1 提出两种改进方 案： 方案 1：在 A、B 间增加盛有某种试剂的洗气瓶 C，结果 B 中溶液仍变为蓝 色。 方案 2：将 B 中 KI­淀粉溶液替换为 NaBr 溶液，结果 B 中溶液呈橙红色， 且未检出 Fe2＋。 则方案 1 C 中盛放的试剂是____________，方案 2 中检验 Fe2＋的试剂是 ________________，选择 NaBr 溶液的依据是 ______________________________________。 (4)实验 1 充分加热后，若反应中被氧化与未被氧化的氯元素质量之比为 1∶ 2，则 A 中发生反应的化学方程式为 ________________________________________；其尾气处理的方法是 ________________________。 (5)该学习小组认为实验 1 B 中溶液变蓝，可能还有另外一种原因是 ________________________________。请你设计实验方案验证此猜想： ____________________________________________________________。 答案 (1)盐酸小液滴 使试管 A 中部分固体溶解在 FeCl3·6H2O 分解生成 的水中形成溶液 (2)2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2 (3)饱和 NaCl 溶液 铁氰化钾溶液 Br－可以被 Cl2 氧化成 Br2，但不会被 Fe3＋氧化为 Br2 (4)MnO2＋2FeCl3·6H2O ===== △ Fe2O3＋MnCl2＋Cl2↑＋2HCl＋11H2O 将尾 气通入到氢氧化钠溶液中 (5)实验未先赶出空气，其中的 O2 在此条件下可能氧化 I－ 向一试管中加入 KI­淀粉溶液，再滴入几滴稀盐酸，在空气中放置，观察一段时间后溶液是否变 蓝 解析 (1)FeCl3·6H2O 在加热时部分固体溶解在 FeCl3·6H2O 分解生成的水 中形成溶液，所以试管口应向上倾斜；溶解的 FeCl3 水解生成 HCl 气体，HCl 气 体与水蒸气形成盐酸小液滴，造成白雾现象。 (2)Fe3＋有氧化性，I－具有还原性，发生氧化还原反应：2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋ ＋I2。 (3)为进一步确认气体中含有 Cl2，方案 1 中则需把 HCl、FeCl3 除去且不消耗 Cl2，所以加一个饱和食盐水洗气瓶；方案 2 检验 Fe2＋的试剂是铁氰化钾溶液， 选择溴化钠的依据为氧化性：Cl2>Br2>Fe3＋，Cl2 能氧化 Br－而 Fe3＋不能氧化 Br －。 (4)对比实验 1 和 2，没有 MnO2 参加反应，就没有 Cl2 生成，所以 Fe3＋没有 参加氧化还原反应，涉及的化学反应方程式为 MnO2＋2FeCl3·6H2O ===== △ Fe2O3 ＋MnCl2＋Cl2↑＋2HCl＋11H2O(根据得失电子守恒和原子守恒配平)，尾气 Cl2 和 HCl 均与 NaOH 溶液反应，故选 NaOH 溶液处理尾气。 (5)实验 1 中 KI­淀粉溶液变蓝除了 Fe3＋和 Cl2 的性质外，那么考虑另一种氧 化剂可能为 O2，在酸性条件下 O2 能将 I－氧化，即设计实验方案为在 KI­淀粉溶 液中加入盐酸放置在空气中，观察溶液颜色是否变蓝。